FR3068523A1 - Antenne a reseau transmetteur comportant un mecanisme de reorientation de la direction du faisceau - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur comportant : - un support (4); - un réseau transmetteur (3) agencé dans un plan, dit de transmission, - au moins une source focale (2) fixée sur le support et agencée à la distance focale du réseau ; - un mécanisme de déplacement (5) du réseau transmetteur, le mécanisme étant relié au support et adapté pour déplacer en translation le réseau transmetteur selon au moins une des deux directions dans le plan de transmission.
Description
ANTENNE A RESEAU TRANSMETTEUR COMPORTANT UN MECANISME DE REORIENTATION DE LA DIRECTION DU FAISCEAU
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des antennes à réseau transmetteur (transmit-array antenna en langue anglaise).
Elle vise plus particulièrement à proposer une solution pour la réorientation dynamique de la direction du faisceau de l’antenne.
Les applications préférentielles visées par l’invention sont les antennes fonctionnant dans la gamme des hyperfréquences, de préférence dans la gamme comprise entre 57 à 66 GHz. Néanmoins, l’invention est également applicable dans toute la bande des fréquences millimétriques (30 à 300GHz).
Le marché visé principalement par l’invention est celui des liaisons point-à-point fixes, d’une distance comprise typiquement entre 100m et 10km, à hauts débits, typiquement de 1 à 10 Gbits, pour applications de télécommunication. Ce type de liaisons est principalement utilisé dans les infrastructures de réseaux mobiles pour les standards 4G, 5G, les liaisons dédiées entre bâtiments (campus, entreprises) et est envisagé comme une technologie clé pour les futurs points d’accès 5G, destinés à être intégrer dans le mobilier urbain.
Cependant, l’invention peut trouver d’autres champs applications, notamment des applications de détection radar dans lesquelles le dépointage obtenu par l’antenne selon l’invention pourrait être utilisé pour scanner dans un champ de vision.
Etat de l’art
Les antennes à réseau transmetteur font partie des quatre principales catégories d’antennes permettant de réaliser des antennes à forte directivité, les trois autres catégories étant les antennes dites :
- à ouverture rayonnante, par exemple les antennes de type cornet.
- à réflecteurs, par exemple les antennes paraboliques comportant un réflecteur unique ou les antennes Cassegrain comportant deux réflecteurs.
- à réseau de phase, constitué par une ligne ou une matrice d’antennes de directivité plus faible, alimentés par un réseau d’alimentation conçu dans une technologie de ligne de transmission, par exemple en ligne à micro-ruban ou en guide d’onde.
Une sous-catégorie des antennes à réseau de phase est constituée par les antennes actives à réseau de phase à commande électronique permettant de modifier dynamiquement le diagramme de rayonnement.
Les antennes à réseau transmetteur présentent une analogie avec les antennes à réseau de phase, en ce qu’elles sont également constituées par une matrice d’antennes élémentaires de plus faible directivité mais en diffèrent car elles ne sont pas alimentées par lignes de transmission.
Une telle antenne à réseau transmetteur est représentée en figure 1. L’antenne globalement désignée par la référence 1 est constituée d’une ou plusieurs sources focales 2, appelées aussi source primaire, illuminant un réseau transmetteur 3, généralement réalisé par un circuit imprimé 30, agencé dans un plan transverse à l’axe de la source focale 2 et parallèle. La ou les sources focales sont placées à une distance appelée distance focale du réseau, distance focale définie par le réseau.
Le réseau transmetteur 3 est constitué d’une matrice de cellules élémentaires 31, par exemple des antennes pastilles (ou patch en anglais), par exemple agencées en matrice selon des lignes et des colonnes.
Chaque cellule élémentaire 31 est constituée d’un élément rayonnant 32 fonctionnant en tant que récepteur, qui est agencé sur la face du circuit 30 du côté de la source focale 2, et d’un élément rayonnant 33, fonctionnant en tant qu’émetteur, sur la face du circuit 30 du côté opposé à la source focale. En vertu du principe de réciprocité, le réseau transmetteur fonctionne également en réception.
Les deux éléments 32, 33 sont reliés entre eux par un circuit imposant un déphasage prédéterminé au signal radiofréquence transmis entre les éléments récepteurs 32 et émetteurs 33.
Le réseau transmetteur 3 peut être synthétisé par les cellules élémentaires 30 qui suivent une loi de phase prédéterminée selon leur position sur le réseau. Une loi de phase plus particulièrement intéressante est une lentille convergente.
Ainsi, connaissant la position et les caractéristiques de rayonnement de la source focale, il est possible de précalculer la loi de phase du réseau transmetteur de sorte que le rayonnement incident issu de la source, dont le front d’onde est approximativement sphérique, soit retransmis sous forme d’une onde plane.
Le réseau transmetteur se comporte alors comme une lentille convergente. L’antenne émet ainsi un faisceau directionnel dans la direction principale tout en gardant un rayonnement faible et inférieur à un gabarit spécifié dans les autres directions.
Le réseau transmetteur 3, tel qu’illustré en figure 1, est usuellement fabriqué dans une technologie de circuit intégré dite multicouche.
La source focale 2 fonctionne comme une antenne de type à cornet avec un profil à section optimisé. Les sections sont optimisées pour améliorer l’illumination du réseau transmetteur à comportement analogue à une lentille.
La source focale 2 est alimentée par une entrée en guide d’onde rectangulaire.
Dans le domaine des antennes directives pour liaisons point-à-point fixe, le désalignement d'une antenne est un phénomène non souhaité selon lequel le faisceau électromagnétique émis par cette antenne subit une déviation angulaire, sous l'effet d'une perturbation extérieure (vent, choc, séisme, déformation du support, surcharge quelconque).
Pour compenser ce désalignement, on a déjà cherché à mettre en œuvre un dépointage dynamique, c’est-à-dire des solutions pour contrôler de manière dynamique la direction du faisceau émis par l’antenne. En conservant ainsi des faisceaux parfaitement alignés, on peut garantir un gain, un bilan de liaison constant et optimal indépendamment des perturbations.
En particulier, dans le domaine des antennes radiofréquences (RF), deux catégories de solutions ont déjà été exploitées pour réaliser le dépointage d’un faisceau directif.
La première est une solution électronique dans une antenne à réseau de phase, appelée antenne active à réseau de phase à commande électronique (« Active Electronically scanned array » en anglais).
Dans une telle antenne, le faisceau directif est formé par la mise en réseau d’un grand nombre d’éléments rayonnants.
Ce type d’antennes est couramment mis en œuvre pour des applications radar mais non pour des applications de liaison point-à-point fixe pour lesquelles les performances dynamiques requises sont moins élevées et le coût de fabrication acceptable plus bas.
Les éléments rayonnants sont alimentés par un réseau d’alimentation, ayant la fonction de distribuer le signal radiofréquence. Des circuits permettent de contrôler le déphasage du signal RF distribué à chaque élément rayonnant. La modification de la loi de phase appliquée aux différents éléments rayonnants permet de contrôler et de modifier la direction du faisceau principal.
Diverses techniques de réalisation ont été démontrées et sont couramment utilisées pour réaliser les circuits déphaseurs, notamment des circuits électroniques à base de transistors ou de diodes, ou à base de matériaux à propriétés piézoélectriques, ou à base de systèmes microélectromécaniques (MEMS acronyme anglais pour « Microelectromecanical Systems »).
Par rapport aux solutions de dépointage mécanique existantes, ces techniques présentent les avantages d’une commutation du faisceau plus rapide, d’être moins sensibles aux vibrations et d’une durée de vie théorique supérieure.
Elles présentent les inconvénients d’être plus complexes et plus onéreuses à mettre en œuvre aux fréquences élevées, telles qu’aux fréquences millimétriques, en particulier dans la gamme 28-140 GHz, et aux dimensions requises pour obtenir des forts gains, typiquement supérieurs à 25 décibels isotrope (dBi).
Enfin, intrinsèquement, les antennes à réseau de phase présentent une efficacité inférieure aux antennes à réseau transmetteur en raison des pertes électriques plus importantes introduites par le réseau d’alimentation et les circuits de déphasages. Elles présentent également des consommations énergétiques généralement plus importantes.
La deuxième catégorie est une solution mécanique au moyen de système à cardan.
Ainsi, les antennes sont montées sur un support mécanique pivotant par joint de cardan. Le mouvement de rotation de l’antenne est entraîné et contrôlé par les moteurs du système de cardan et permet de balayer les directions en azimut et/ou en élévation.
Les inconvénients de cette solution sont une vitesse de balayage limitée par les performances dynamiques du système de cardan, une durée de vie limitée par l’usure des pièces mobiles et une sensibilité plus importante aux vibrations.
Par rapport aux antennes à réseaux de phases, les avantages de cette solution mécanique à cardan sont l’obtention d’une meilleure efficacité d’antenne, des gains plus élevés, en particulier aux fréquences millimétriques, un coût et une complexité de réalisation plus faibles.
Enfin, on peut citer quelques solutions d’antennes à réseau transmetteur ou fonctionnant selon un principe s’en approchant et capable de réaliser un dépointage dynamique du faisceau au moyen de circuit de déphasage variable à commande électronique. Ceux-ci sont alors intégrés sur chaque cellule élémentaire entre l’élément récepteur et l’élément émetteur du réseau transmetteur. Ces circuits peuvent être réalisés (comme dans les cas des antennes à réseau de phase à commande électronique), par des circuits électroniques à base de transistors ou de diodes, de matériaux à propriétés piézoélectriques, ou de MEMS RF.
Ainsi, le brevet US6677899B1 met en œuvre une solution selon ce principe dans la bande X (8-12GHz) pour une application radar.
La publication [1] démontre la mise en œuvre d’un réseau transmetteur intégrant des circuits déphaseurs actifs en bande Ka (27-31 GHz).
Cependant, aucune des solutions n’a encore pu être mise en œuvre dans les bandes V (57-66GHz) ou E (71-86GHz). En effet, lorsque la fréquence augmente, la taille de la cellule élémentaire du réseau transmetteur, proportionnelle à la longueur d’onde diminue et il n’existe pas de technologies permettant de réaliser les circuits déphaseurs dans la contrainte de dimension requise dans ces bandes et à un cout acceptable pour les applications télécom de liaison point-à-point fixe.
Aucune solution de dépointage dynamique qui permet de contrôler dynamiquement la direction du faisceau n’a été envisagée à ce jour pour des antennes à réseau transmetteur.
Il existe donc un besoin pour améliorer le fonctionnement des antennes à réseau transmetteur, notamment afin d’obtenir des dépointages dynamiques de leur faisceau, sans les inconvénients des solutions existantes dans le domaine des antennes radiofréquences.
La présente invention a pour but de répondre à tout ou partie de ce besoin. Exposé de l’invention
Pour ce faire, l’invention a pour objet une antenne radiofréquence à réseau transmetteur comportant :
- un support;
- un réseau transmetteur agencé dans un plan, dit de transmission;
- au moins une source focale, fixée sur le support et agencée à la distance focale du réseau;
- un mécanisme de déplacement du réseau transmetteur, le mécanisme étant relié au support et adapté pour déplacer en translation le réseau transmetteur selon au moins une des deux directions dans le plan de transmission.
De préférence, le mécanisme de déplacement est adapté pour déplacer en translation le réseau transmetteur selon les deux directions du plan de transmission.
Selon une réalisation avantageuse, le réseau transmetteur comprend un circuit imprimé et une pluralité de cellules élémentaires réalisées dans une zone centrale du circuit imprimé, le mécanisme de déplacement étant relié au circuit imprimé dans sa zone périphérique.
Selon un mode de réalisation avantageux, le mécanisme de déplacement comprend :
- deux servomoteurs ;
- deux premiers dispositifs, dits à pantographe, comprenant chacun deux parallélogrammes déformables constitués chacun par quatre segments d’articulation reliés deux-à-deux par une articulation flexible formant une liaison pivot et dont l’un des segments est commun aux deux parallélogrammes, mécanisme dans lequel, le segment commun de chacun des deux premiers dispositifs à pantographe est relié à un des deux servomoteurs, tandis que l’un des segments parallèle au segment commun, est fixé au circuit imprimé dans sa zone périphérique et l’autre des segments parallèle au segment commun est fixé au support, la liaison entre chacun des segments communs avec un des deux servomoteurs étant réalisée de telle sorte que l’un des servomoteurs puisse déplacer le segment commun d’un des deux premiers dispositifs et par là le circuit imprimé selon approximativement l’une des deux directions (X) dans le plan de transmission, tandis que l’autre des servomoteurs puisse déplacer le segment commun d’un deux premiers dispositifs et par là le circuit imprimé selon approximativement l’autre des deux directions (Y) dans le plan de transmission.
L’utilisation de dispositifs à pantographe pour limiter et contraindre le mouvement de translation dans le plan de transmission, transverse à l’axe de la source primaire est particulièrement avantageuse.
En effet, tout d’abord de tels dispositifs sont simples, peu chers à réaliser et permettent d’atteindre une grande rapidité dans la transmission du mouvement de translation.
Ensuite, dans chaque pantographe, les segments liés respectivement à l’un des servomoteurs, au circuit imprimé et au support, restent parallèles entre eux quel que soit le déplacement et donc l’angle formé avec les autres segments du parallélogramme.
Le mouvement de translation est donc uniquement conféré par les articulations flexibles, ce qui exclut les mouvements de rotation du réseau transmetteur selon un axe normal au plan focal, les mouvements de rotation selon un axe colinéaire au plan focal, ainsi que les mouvements de translation selon une direction normale au plan focal. Les deux degrés de liberté de la translation recherchées sont pilotés exclusivement par les deux servomoteurs.
De préférence, les deux premiers dispositifs à pantographe sont agencés à 90° l’un de l’autre de sorte à permettre un pilotage de déplacement des dispositifs par les deux servomoteurs quasi orthogonal l’un par rapport à l’autre.
Selon une variante de réalisation avantageuse, chacun des deux segments communs est relié par un axe à l’un des deux servomoteurs, adapté pour coulisser dans une lumière réalisée dans le support, la forme de la lumière étant adaptée pour déplacer le circuit imprimé selon approximativement une des directions (X ou Y) dans le plan de transmission.
Selon encore un autre mode de réalisation avantageux, le mécanisme de déplacement comprend en outre :
- deux autres dispositifs, dits à pantographe, comprenant chacun deux parallélogrammes déformables constitués chacun par quatre segments d’articulation reliées deux-à-deux par une articulation flexible formant une liaison pivot et dont l’un des segments est commun aux deux parallélogrammes, mécanisme dans lequel :
- le segment commun de chacun des deux autres dispositifs à pantographe est libre,
- l’un des autres segments parallèles est fixé au circuit imprimé dans sa zone périphérique,
- l’autre des segments parallèles est fixé au support dans sa zone périphérique,
Ce mode de réalisation à quatre pantographes à 90° les uns des autres est particulièrement avantageux car il offre davantage de robustesse de par le plus grand nombre de points de fixations au circuit imprimé du réseau transmetteur et en outre il présente un encombrement minimal optimal car chaque pantographe est agencé dans un coin d’un carré autour du réseau transmetteur.
Avantageusement, chaque dispositif à pantographe est une pièce monobloc, de préférence en thermoplastique, de préférence encore en polypropylène. Ainsi, dans ce cas, les liaisons flexibles sont réalisées uniquement par déformation du thermoplastique, ce qui est avantageux car nécessite moins de pièces pour la réalisation des dispositifs à pantographe.
La source focale est de préférence de type antenne à cornet.
L’invention concerne également un réseau d’antennes comprenant une pluralité d’antennes telles que décrites ci-dessus, selon un réseau dit d’antenne à pastilles ou « patch ».
L’invention concerne enfin une antenne radiofréquence (RF) constituée par une antenne à réseau transmetteur décrite précédemment.
Typiquement, pour une antenne RF fonctionnant autour de 60 GHz avec une distance focale de 50 mm, dans laquelle on réalise une translation du réseau transmetteur de l’ordre de +/- 10mm par rapport à sa position nominale, le dépointage dynamique du faisceau d’antenne peut être de l’ordre de +/- 10°.
Ainsi, l’invention consiste essentiellement à doter une antenne à réseau transmetteur, d’une fonction supplémentaire de déplacement en translation du réseau transmetteur par rapport à la source primaire.
En autorisant le déplacement en translation du réseau dans au moins une direction dans le plan de transmission, il est possible de contrôler/dépointer dynamiquement la direction du faisceau émis par l’antenne.
Le dépointage dynamique de la direction du faisceau principal est avantageusement réalisé dans un cône de quelques dizaines de degrés autour de l’axe principal de l’antenne. Typiquement, grâce à l’invention, il peut être envisagé des dépointages dynamiques du faisceau de l’antenne jusqu’à des angles de +/- 20 degrés.
L’invention permet à une antenne à réseau transmetteur d’obtenir des performances électriques comparables aux antennes à réflecteurs, en termes de gain et d’efficacité d’antenne, avec une complexité et un coût de réalisation inférieurs et des performances dynamiques supérieures par rapport à celles d’une antenne montée sur un support mécanique mobile.
Ces performances supérieures sont atteintes par le déplacement d’un seul et unique composant, à savoir le réseau transmetteur et son circuit imprimé. Le poids de ce composant est faible par rapport au poids de la structure complète. Les performances dynamiques sont donc meilleures que celles d’une antenne intégralement montée sur un support mécanique mobile à joint de cardan, à coût, complexité et consommation équivalente.
De plus, le déplacement du réseau transmetteur est un mouvement uniquement de translation dans un plan et non un mouvement de rotation en azimut et en élévation comme dans le cas d’une antenne selon l’état de l’art, montée sur un support mécanique mobile.
Par conséquent, le mécanisme de déplacement selon l’invention est plus simple à réaliser.
En outre, toute l’antenne, avec son mécanisme de déplacement selon l’invention, peuvent être logés sous un radome, sans que cela ne nécessite un changement important du facteur de forme de l’antenne.
Pour obtenir un dépointage dynamique d’une antenne à réseau transmetteur, un homme de l’art aurait pu déplacer la source focale (ou le récepteur) au lieu de déplacer le réseau transmetteur comme selon l’invention.
Mais cette solution n’est pas avantageuse en pratique. En effet, dans le cas où une antenne fabriquée doit être rapportée sur un équipement, il faudrait envisager de connecter électriquement toute cette antenne mobile à l’équipement client, ce qui impliquerait une modification de ce dernier. Or, par la nature même des installations, il est requis de ne pas faire de modification d’un équipement client lorsqu’on y installe une antenne à réseau transmetteur.
Une autre solution qu’un homme de l’art aurait pu envisager consiste à multiplier le nombre de sources (ou de récepteurs) dans le plan focal et de les alimenter électriquement de façon successive par une commutation sélective (publication [2]). Le déplacement relatif entre les sources focales et le réseau transmetteur serait alors inutile, mais cela impliquerait d’autre part une complexification et donc un coût de réalisation plus élevé, et d’autre part une discrétisation angulaire du dépointage du faisceau.
En effet, plus l’antenne est directive, plus son faisceau principal est étroit. Ainsi, pour couvrir un même secteur angulaire donné (par exemple +/-10 degrés) avec une antenne plus directive (par exemple 40dBi au lieu de 30dBi), il serait nécessaire de multiplier le nombre de sources focales, et donc la complexité et le coût de réalisation.
Plus exactement, pour toute augmentation du gain de 3dBi, il conviendrait de multiplier le nombre de sources focales par un facteur 2 pour conserver la même résolution angulaire.
A contrario, dans le cas de la présente invention, le mécanisme proposé permet d’obtenir un déplacement, et donc un dépointage, continu. Ainsi, le même mécanisme convient indépendamment de la directivité de l’antenne. Cette solution se révèle donc plus économique pour proposer des antennes à directivité toujours plus élevées. Seule la précision du déplacement par les servomoteurs peut éventuellement être améliorée.
Description détaillée
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d’exemples de mise en œuvre de l’invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes parmi lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique d’une antenne à réseau réflecteur selon l’état de l’art ;
- la figure 2 est une vue en perspective d’une antenne à réseau réflecteur selon l’invention munie de son mécanisme de déplacement à quatre pantographes du réseau transmetteur ;
- la figure 3 est une vue de côté de l’antenne selon la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue en perspective d’un des dispositifs à pantographe du mécanisme de déplacement du réseau réflecteur conforme à l’invention ;
- la figure 5 est une vue de face de l’antenne selon la figure 2 ;
- la figure 5A est une vue de détail de la figure 5 montrant la liaison d’un des dispositifs à pantographe à un des servomoteurs de déplacement en translation selon une direction du réseau transmetteur ;
- la figure 6 est une vue schématique illustrant le dépointage dynamique d’un faisceau d’une antenne à réseau réflecteur obtenu selon l’invention.
La figure 1 relative à l’état de l’art a déjà été commentée en préambule. Elle n’est donc pas détaillée ci-après.
Par souci de clarté, les mêmes éléments d’une antenne à réseau transmetteur selon l’état de l’art et d’une antenne à réseau transmetteur selon l’invention sont désignés par les mêmes références numériques.
On a représenté aux figures 2, 4, 5 une antenne 1 à réseau transmetteur selon l’invention.
L’antenne 1 comprend tout d’abord un support 4 sur lequel est fixée la source focale 2 du côté opposé au réseau transmetteur 3.
Le réseau transmetteur 3 est agencé au-dessus du support 4 dans un plan de transmission parallèle au plan focal de la source 2.
Ce réseau 3 comprend un circuit imprimé 30 et une pluralité de cellules élémentaires 31 réalisées dans une zone centrale du circuit imprimé 30. Comme cela ressort sur la figure 2, la forme générale du circuit imprimé 30 est carrée, tandis que celle de la zone centrale du circuit imprimé est circulaire. Mais la zone centrale pourrait être carrée.
Selon l’invention, un mécanisme de déplacement 5 relié au circuit imprimé 30 dans sa zone périphérique permet de déplacer en translation le réseau transmetteur 3 selon les deux directions X, Y dans le plan de transmission.
Comme cela ressort à la vue des figures 2, 4 et 5, l’agencement du mécanisme de déplacement 5 n’interfère pas avec la zone centrale du circuit imprimé 30 qui supporte donc les cellules élémentaires 31. Autrement dit, la zone centrale 31 reste transparente, et ce quel que soit le déplacement en translation du réseau 3.
Le déplacement du réseau transmetteur 3 selon une direction approximative X dans le plan de transmission est garanti par un servomoteur 7 fixé sur le support 4 du côté opposé au réseau 3, tandis que le déplacement selon l’autre direction approximative Y dans le plan de transmission est garanti par un autre servomoteur 8 lui aussi fixé sur le support 4 du côté opposé au réseau 3.
Pour garantir de contraindre le mouvement de translation dans le plan de transmission, le mécanisme de déplacement 5 comprend quatre dispositifs à pantographe 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 qui sont identiques et agencés en étant répartis régulièrement autour de la zone centrale du circuit imprimé 30, c’est-à-dire à 90° les uns des autres comme explicité par la suite.
Le déplacement obtenu par chaque dispositif à pantographe n’est pas strictement linéaire, mais selon un cercle de grand diamètre et donc au moins deux dispositifs 5.1, 5.2 permettent un déplacement approximativement selon respectivement la direction X et la direction Y perpendiculaire.
Quatre dispositifs à pantographe garantissent la robustesse de la fixation du réseau transmetteur 5 sans pour autant augmenter l’encombrement de l’antenne.
On décrit maintenant en référence à la figure 4, la réalisation d’un 5.1 de ces dispositifs à pantographe.
Ce dispositif 5.1 est une pièce monobloc, avantageusement en polypropylène.
Il comprenant deux parallélogrammes déformables constitués chacun par quatre segments d’articulation 50, 51, 52, 53 et 52, 54, 55, 56 reliés deux-à-deux par une articulation flexible formant une liaison pivot. Les articulations flexibles sont donc réalisées par amincissement de matière de la pièce entre deux segments adjacents.
Le segment 52 est commun aux deux parallélogrammes.
De fait, chaque dispositif 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 est dit à pantographe car quel que soit l’angle formé entre les segments, les segments 52, 53 et 56 restent toujours parallèles entre eux.
Chacun des segments d’articulation est percé d’au moins un logement définissant un point de fixation soit au circuit imprimé 30, soit au support 4, soit à l’arbre de sortie d’un des servomoteurs 7, 8. Chacune de ces fixations ou accroches peut être réalisée au moyen de vis de préférence en matière plastique ou encore par clipsage ou autre...
Plus précisément :
- le segment 53 est fixé au support 4 par deux points de fixation 60, 61 ;
- le segment 56 est fixé au circuit imprimé 30 du réseau 3 par deux points de fixation 62, 63 ;
- le segment commun 52 est soit libre, soit fixé à l’arbre de sortie d’un des servomoteurs 7, 8 par un seul point de fixation 64 de préférence central.
Plus précisément encore, la liaison par le point 64 entre le segment commun 52 du dispositif 5.1 et le servomoteur 7 permet à ce dernier de déplacer le segment commun 52 et par là le circuit imprimé 30 selon approximativement la direction (X) dans le plan de transmission.
La liaison par le point 64 entre le segment commun 52 du dispositif 5.2 et le servomoteur 8 permet à ce dernier de déplacer le segment commun 52 et par là le circuit imprimé 30 selon approximativement la direction (Y) dans le plan de transmission.
Pour guider le déplacement du circuit imprimé sur une course prédéterminée, le support 4 est percé de deux lumières débouchantes 41, 42 de longueur prédéterminée.
Le point 64 de chacun des dispositifs 5.1 ou 5.2 peut coulisser dans chacune de ces lumières 41 ou 42, lorsqu’il est déplacé en translation par l’un ou l’autre des servomoteurs 7 ou 8.
On a illustré schématiquement en figure 6, le fonctionnement en déplacement de l’antenne 1 selon l’invention qui vient d’être décrite, qui permet un dépointage dynamique de son faisceau.
Grâce au mécanisme de déplacement 5, le réseau transmetteur 3 se déplace en translation dans un plan de transmission Pt parallèle au plan focal Pf. La position de la source 2 reste toujours contrainte dans le plan focal du réseau 3.
Ainsi, avec le mécanisme de déplacement 5, le faisceau de l’antenne peut être émis (en traits pleins sur la figure 6) de quelques degrés autour de l’axe principal de l’antenne selon lequel le faisceau nominal est émis (en traits pointillés sur la figure 6).
D’autres variantes et améliorations peuvent être apportées sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits. On peut notamment combiner entre elles des caractéristiques des exemples illustrés au sein de variantes non illustrées.
L’expression «comportant un» doit être comprise comme signifiant « comportant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.
Références citées [1] L. Di Palma, A. Clemente, L. Dussopt, R. Sauleau, P. Potier, and P. Pouliguen, “Circularly-Polarized Reconfigurable Transmitarray in Ka-Band with Beam Scanning and
Polarization Switching Capabilities,” IEEE Trans. AntennasPropag., vol. 65, no. 2, pp. 529540, Feb. 2017.
[2] A. Moknache et al., “A switched-beam linearly-polarized transmit array antenna for V-band backhaul applications,” in 2016 lOth European Conférence on Antennas and Propagation (EuCAP), 2016, pp. 1-5.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur comportant :- un support (4);- un réseau transmetteur (3) agencé dans un plan, dit de transmission,- au moins une source focale (2) fixée sur le support et agencée à la distance focale du réseau ;- un mécanisme de déplacement (5) du réseau transmetteur, le mécanisme étant relié au support et adapté pour déplacer en translation le réseau transmetteur selon au moins une des deux directions dans le plan de transmission.
- 2. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur selon la revendication 1, le mécanisme de déplacement étant adapté pour déplacer en translation le réseau transmetteur selon les deux directions du plan de transmission.
- 3. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur selon la revendication 1 ou 2, le réseau transmetteur comprenant un circuit imprimé et une pluralité de cellules élémentaires réalisées dans une zone centrale du circuit imprimé, le mécanisme de déplacement étant relié au circuit imprimé dans sa zone périphérique.
- 4. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur selon l’une des revendications 1 à 3, les cellules élémentaires étant des antennes pastilles (patch).
- 5. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur selon la revendication 3 ou 4, le mécanisme de déplacement comprenant :- deux servomoteurs ;- deux premiers dispositifs, dits à pantographe, comprenant chacun deux parallélogrammes déformables constitués chacun par quatre segments d’articulation reliés deux-à-deux par une articulation flexible formant une liaison pivot et dont l’un des segments est commun aux deux parallélogrammes, mécanisme dans lequel, le segment commun de chacun des deux premiers dispositifs à pantographe est relié à un des deux servomoteurs, tandis que l’un des segments parallèle au segment commun, est fixé au circuit imprimé dans sa zone périphérique et l’autre des segments parallèle au segment commun est fixé au support, la liaison entre chacun des segments communs avec un des deux servomoteurs étant réalisée de telle sorte que l’un des servomoteurs puisse déplacer le segment commun d’un des deux premiers dispositifs et par là le circuit imprimé selon approximativement l’une des deux directions (X) dans le plan de transmission, tandis que l’autre des servomoteurs puisse déplacer le segment commun d’un des deux premiers dispositifs et par là le circuit imprimé selon approximativement l’autre des deux directions (Y) dans le plan de transmission.
- 6. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur selon la revendication 5, chacun des deux segments communs étant relié par un axe à l’un des deux servomoteurs, adapté pour coulisser dans une lumière réalisée dans le support, la forme de la lumière étant adaptée pour déplacer le circuit imprimé selon approximativement une des directions (X ou Y) dans le plan de transmission.
- 7. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur selon la revendication 5 ou6, le mécanisme de déplacement comprenant en outre :- deux autres dispositifs, dits à pantographe, comprenant chacun deux parallélogrammes déformables constitués chacun par quatre segments d’articulation reliées deux-à-deux par une articulation flexible formant une liaison pivot et dont l’un des segments est commun aux deux parallélogrammes, mécanisme dans lequel :- le segment commun (52) de chacun des deux autres dispositifs à pantographe est libre,- l’un (56) des autres segments parallèles est fixé au circuit imprimé dans sa zone périphérique,- l’autre (53) des segments parallèles est fixé au support dans sa zone périphérique,- les quatre dispositifs à pantographe étant répartis à 90° les uns des autres autour de la zone centrale du circuit imprimé.
- 8. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur selon l’une des revendications 4 à 6, chaque dispositif à pantographe étant une pièce monobloc.
- 9. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur selon la revendication 8, la pièce monobloc étant réalisée en thermoplastique, de préférence en polypropylène.
- 10. Antenne (1) radiofréquence à réseau transmetteur selon l’une des revendications précédentes, la source focale étant de type antenne à cornet.
- 11. Réseau d’antennes comprenant une pluralité d’antennes (1) radiofréquences selon l’une des revendications précédentes.1/3
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